Конструкционные машиностроительные стали общего назначения

 

Цементуемые углеродистые стали. Эти стали с содержанием углерода менее 0,2%,например, Сталь 15, Сталь 20 применяют для изготовления деталей небольших размеров, работающих на изнашивание при малых нагрузках, когда прочность сердцевины не влияет на эксплуатационные свойства (втулки, валики, оси, шпильки и др.). После цементации, закалки в воде и низкого отпуска поверхность стали имеет высокую твердость HRC 58÷62 (структура мартенсит), а сердцевина не упрочняется, так как в ней сохраняется структура феррит+перлит.

Цементуемые легированные стали. Эти стали целесообразно применять для тяжело нагруженных деталей и в том числе для деталей, в которых необходимо иметь высокую твердость и вязкость поверхностного слоя и достаточно прочную сердцевину. В легированных цементуемых сталях, несмотря на небольшое содержание углерода (менее 0,2%) благодаря значительному количеству легирующих примесей, гораздо легче получить при термической обработке более высокую прочность и вязкость сердцевины из-за образования в ней структур бейнита или низкоуглеродистого мартенсита. Поэтому из них изготовляют ответственные детали.

Стали хромистые (20X), хромованадиевые (15ХФ), хромоникелевые (12ХН2). Их применяют для изготовления деталей неболь­ших и средних размеров, работающих на износ при повышенных на­грузках (втулки, валики, оси, некоторые зубчатые колеса, кулач­ковые муфты, поршневые пальцы и др.).

Стали хромоникелевые (12ХНЗА, 20Х2Н4А), хромомарганце-титановые (18ХГТ, 25ХГТ), хромоникельмолибденовые (18Х2Н4МА). Их применяют для деталей средних и больших размеров, работающих на износ при высоких нагрузках (зубчатые колеса, поршневые пальцы, оси, ролики и др.).

Хромоникелевые стали мало чувствительны к перегреву, хорошо прокаливаются, но их применяют ограниченно из-за дефицитности никеля. Поэтому во всех случаях, когда нет крайней необходимости, хромоникелевые стали заменяют сталями без никеля.

Улучшаемые (среднеуглеродистые) стали. Эти стали называют улучшаемыми потому, что их часто подвергают улучшению – термической обработке, заключающейся в закалке и отпуске при высоких температурах. Улучшаемые стали должны иметь высокую прочность, пластичность, высокий предел выносливости, малую чувствительность к отпускной хрупкости, должны хорошо прокаливаться. Химический состав некоторых улучшаемых сталей приведен в табл. 8.

Углеродистые стали (35, 45). Эти стали дешевы, из них изготавливают детали, испытывающие небольшие напряжения (сталь 35), детали, требующие повышенной прочности (сталь 45).

Наиболее распространенной среднеуглеродистой сталью является сталь 45. Из нее изготовляют коленчатые и распределительные валы, поршневые и рессорные пальцы, передние оси, шатуны, вилки, втулки, болты, гайки и другие детали.

Хромистые стали (40Х, 45Х). Благодаря высокой прочности и достаточно хорошей прокаливаемости эти стали применяют для изготовления коленчатых валов, зубчатых колес, осей, валиков, рычагов, втулок, болтов, гаек. Детали из этих сталей закаливают в масле с температуры 820÷850⁰С. В зависимости от предъявляемых требований отпуск деталей проводят при различных температурах.

Хромистые стали с 0,001÷0,005% бора (ЗОХРА, 40ХР). Они имеют повышенную прочность и прокаливаемость.

Хромокремнемарганцевые стали (ЗОХГСА, 35ХГСА). Эти стали, называемые хромансиль, не содержат дефицитных легирующих элементов, имеют высокие механические свойства, хорошо свариваются и заменяют хромоникелевые и хромомолибденовые стали.

Хромоникелевые стали (40ХН, 45ХН). Они имеют после термической обработки высокую прочность и пластичность и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам. Прочность стали придает хром, пластичность — никель. Хромоникелевые стали прокаливаются на значительно большую глубину, по сравнению не только с углеродистыми, но и другими легированными сталями. Указанные стали применяют для изготовления ответственных сильно нагруженных деталей – шестерен, валов и т. п.

Хромоникельмолибденовая сталь (40ХН2МА). Эта сталь в улучшенном состоянии имеет высокую прочность при хорошей вязкости, высокую усталостную прочность, глубоко прокаливается; ее применяют для изготовления сильно нагруженных деталей, работающих в условиях больших знакопеременных нагрузок. Улучшение проводят по режиму: закалка при 850⁰С в масле, отпуск при 620⁰С.